/nginx/o/2021/09/30/14106510t1h9793.jpg)
Lapsena oli Stephon Alexander vaimustuses katkistest grafitiga kaetud rongivagunitest, mis seisid üle tee bussipeatusest, kus ta igal hommikul kollast koolibussi ootas. Grafitikunstnikud olid tema kangelased, nagu olid ka elukunstnikud tänavalt. Hiljem liitus ta hiphopigrupiga. «Tegin beatbox’i ja osalesin räpp-battle’itel (beatbox on muusikariistade helide jäljendamine ja rap-battle räpparite mõõduvõtt, võisturäppimine – toim). Seda, mida ma tegin, kutsuti toona samuti teadmiste pritsimiseks – harivaks tegevuseks,» meenutab ta.
1980. aastatel New Yorgi Bronxi linnaosas üleskasvamine ei ole just tüüpiline teoreetilise füüsiku arengutee osa, kuid samas on see osaliselt põhjustanud Alexanderi teistest füüsikutest erineva mõtteilma kujunemise. «Eri kultuuride kokkusulamine ja põrkumine viis nähtavalt väärtusliku tulemuseni,» ütleb Alexander, kes muu hulgas õppis toime tulema ka ebamugavustundega, mis kaasneb teistest erinemisega. Noort mustanahalist teadlast tögasid ja aasisid tema kolleegid. Mõned pidasid tema spekulatiivseid ideid võõristavalt väljakannatamatuks.
Alexander otsis pelgupaika džässiklubides, kohvikutes ja zen-budistlikes keskustes. Ta tutvus bioloogide, muusikute ja kunstnikega, kujundas nii oma lähenemise suurtele küsimustele tegelikkuse olemuse kohta – sellise, mis väärtustas mitmekesiseid vaatenurki, intuitsiooni ja kujutlusvõimet.
Alexander on kosmoloog, stringiteoreetik ja džässmuusik. Ta juhib uurimislaborit Browni ülikoolis Providence’is Rhode Islandil, püüdes ühendada väikseimaid ja suurimaid üksusi kosmoses, ning välja selgitada, mis juhtus enne suurt pauku. Ta on ka mustanahaliste füüsikute ühingu president.
Oma raamatus «Fear of a Black Universe: outsider’s guide to the future of physics» («Hirm musta universumi ees: autsaideri teejuht tulevikufüüsikasse» – toim) väidab Alexander, et uute vaatenurkade vastuvõtmine selles füüsikaklubis on oluline, et saaks toimuda vaimne innovatsioon.
Tema arvates võiksid teadlased kord vandaalideks peetud, kuid nüüd kunstiringkondades lugupeetud grafitikunstnikelt palju õppida. «Nad tunnistavad, et on oluline jalga ukse vahel hoida ning jätkata teistega suhtlemist. Nii – ulatuslikku suhtlust jätkates – saamegi loota, et innovatsioon toimub,» ütleb ta. Samamoodi loodab ta, et kastist väljas mõtlemine ning vahel maanteelt metsa põrutamine võiks füüsikud õigele teele tagasi juhtida.
Koos teoreetilise füüsiku Lee Smolini, virtuaalreaalsuse pioneeri Jaron Lanieri ja mitme teisega tulite hiljuti välja avaldusega, et universum õppis oma seadusi samamoodi, nagu õpetavad ennast tehisintellekti närvivõrgud. Mida see iseõppiv universum tegelikult endas kätkeb?
Olen kogu oma karjääri jooksul küsinud: «Miks on meie universum eriline?» Stringiteooria õpetab meile, kuidas tekivad loodusseadused. Kõik algab stringist – ei ole gravitatsiooni ega osakeste füüsikat –, aga siis ilmuvad need vormid ja jõud. Kuid stringiteooria ei vasta küsimusele «miks?». Sellel puudub mehhanism, et kindlaks määrata, milline 10 500 võimalikust universumist on meie universum.
Kui jõud meie universumis oleksid veidi teistsugused, siis ei suudaks tähed vesinikku põletada. Ei oleks võimalik valmistada süsinikku. Ja kui süsinikku teha ei saa, siis kus oleme meie? Miks on füüsikaseadused just sellised, millisena me neid täna näeme? Me üritame läheneda sellele teise nurga alt. Iseõppiv universum pakub mehhanismi nende seaduste valimiseks.
/nginx/o/2021/09/30/14106512t1h6515.jpg)
Kuidas saab universum olla iseõppiv?
Õppimine on informatsiooni kogumine ja selle põhjal otsuste tegemine. Selleks on vaja ka teatud stabiilsust; selle põhjal peab saama midagi ehitada ja see peab aja jooksul püsima. Nõnda oli algus väga lihtne ürgsete reeglite kogumik, mis oli ilmselt ühtlasi ka õppimispõhimõtete kogum. Need olid siis enne loodusseadusi. Kui need reeglid suutsid omandada teatud seadusi, mida me teame praegu olemas olevat, nagu gravitatsiooniseadused, siis on tegemist vaieldamatult hea õppiva süsteemiga.
Meil on ühelt poolt õpiarhitektuuride ning masinõppe ja tehisintellekti universum. Ja siis, teises universumis, on meil füüsikaseadused, nii nagu me neid tunneme. Tegemist on ühe mündi kahe küljega.
Millistesse põhilistesse seadustesse võib olla sisse ehitatud õppiv arhitektuur?
«Maatriksmudelid» on üks näide. Neid võib ette kujutada kui malelauda, mille iga ruut on eri värvi ja mis on pidevas muutumises. Igal maatriksil võib olla miljardeid veerge ja ridu. Oletame, et see maatriksiteooria on justkui kõigi teooriate «ema», et see sisaldab kõiki võimalikke seadusi ja seoseid. Kuidas see aga meie maailmale vajalikke konkreetseid seadusi tekitab?
Maatriksiteooria temaatikal näib olevat teatud tüüpi närvivõrgu koostisosi. Siis tuleb näidata, et vähemalt üks neist närvivõrgu arhitektuuridest suudab õppida üht neist seadustest. See infovahetus olekski indikaator. See ongi see, mis selles idees on metsikut ja ilusat, sest kui see on loodus oma põhiolemuses, on loodus ise samuti nagu närvivõrk.
Kas pole ehk veidi järsk minna otse sellest infovahetusest füüsikaseaduste, maatriksiteooria ja närvivõrkude juurde, et siis väita, et universum ongi tegelikult närvivõrk?
See on tõepoolest järsk. See oleks pigem närvivõrguga analoogne. Me mängime selle ideega endiselt ja tegelikult võib see meid ka hoopis teise suunda viia.
See ei ole ka tingimata närvivõrk juhtmetega arvuti mõistes. Arvuti on vaid närvivõrkude alus. Võib juhtuda, et tegelikult toimub midagi bioloogilisemat. Universum ise ju tootis ajusid, miks ei võiks siis universum ise olla superaju?
Meil on ühelt poolt õpiarhitektuuride ning masinõppe ja tehisintellekti universum. Ja siis, teises universumis, on meil füüsikaseadused, nii nagu me neid tunneme. Tegemist on ühe mündi kahe küljega.
Kui te piisavalt sellist infovahetust leiate, kas siis oleks põhjust kaaluda, et närvivõrgud on sama «tõelised» kui füüsikaseadused?
Mis meil muud ikka üle jääks. See oleks tõeline samamoodi, nagu on meie hinnangul tõelised elektri- või magnetväljad. Mõelgem või sellele ajale, kui Paul Dirac antiaine olemasolu ennustas. Olemas on matemaatiline võrrand, mis näib ütlevat reaalsuse kohta midagi absurdset. Näiteks, et antiaine on olemas – ja siis osutuski see reaalsuse varjatud osaks.
Kuidas erineb iseõppiv universum lihtsalt evolutsioneeruvast universumist?
Evolutsiooniidee on laias laastus küsimus keskkonnaga kohastumisest ja sobivusest.
Evolutsiooni paratamatu osa on osa liikide väljasuremine. Samamoodi sõltuks evolutsioneeruv universum sellest, et on olemas suur universumite populatsioon ja vaid need, mis paremini antud keskkonda sobivad, jäävad püsima.
Õppimine tähendab, et on olemas võimalus teha vigu, ilma et sind minema pühitaks. Neis maatriksmudelites on palju ruumi, kuhu infot talletada. Neisse mälupesadesse salvestatakse ka vead, õpitakse neist ja liigutakse edasi. See on nagu džässiimprovisatsioon.
Miks sellised julged ideed füüsika juures nii olulised on?
Need on üsna metsikud ideed ja ma olen füüsik, kes nii mõtlebki. Mul on isegi mõtteid, mida ma kardan kõva häälega välja öelda, sest kardan, et mind ei võetaks tõsiselt ega austataks füüsikuna. Kindlasti mängib rolli ka see, et ma olen mustanahaline – sellega käivad kaasas teatavad eelarvamused ja kallutatus.
Universum tegi valmis ajud, nii et miks ei võiks universum ise olla superaju?
Ma asusin selle küsimuse kallale raamatut kirjutades, küsides: miks ma tegelen füüsikaga just nii, nagu tegelen? Siis mulle meenus, et Max Planck arvas kunagi, et teadvus hõlmab kõike. Meenus, et Niels Bohr uuris konfutsianismi ja taoismi. Ja Wolfgang Pauli analüüsis unenägusid.
See kõik on olnud teaduse arengule vaid hea. Ajalugu on tõestanud, et see nii on. Seda kõike on vaja, sest me tegeleme tundmatute asjadega. Me tegeleme loodusega, mis on palju targem, kui meie kunagi olla saaksime.
Nõnda oli algus väga lihtne ürgsete reeglite kogumik. Kui need reeglid suutsid omandada teatud seadusi, mida me teame praegu olemas olevat, nagu gravitatsiooniseadused, siis on tegemist vaieldamatult hea õppiva süsteemiga.
Oma raamatus kirjutate nn füüsikaklubist. Mis see on?
Inimesed ju üldiselt moodustavad gruppe, seoseid ühiskonnas ning ma ei usu, et teadlased kuidagi teistsugused on. Neid sidemeid ümbritsevad teatud sotsiaalsed jõud, mis võivad inimestele mõjuda kas hästi või halvasti. See on väga inimlik.
Olemas on ka intellektuaalne enesekindlus ja ülbus, mis mõnele inimesele füüsika keeruliseks teeb. Me elame lääne ühiskonnas, kus naiste ja eri rasside esindajate suhtes on tugevad stereotüübid: et nad on laisad, emotsionaalsed või intellektuaalselt vähem võimekad. Mul on sellega isiklik kogemus. Ma ei taha öelda: «Ah, lase mind lihtsalt (eksamil) läbi, sest ma olen tagakiusatu ja kannatan.» Tegelikult on täpselt vastupidi. Kui sa kuhugi ei sobitu, tuleb lihtsalt kõvasti tööd teha.
Kes teile füüsikat tutvustas?
Minu keskkooliõpetaja härra Kaplan ütles mulle, et «intuitsioon on hea füüsiku parim sõber». Nagu Einsteini mõtteeksperimendid, nagu Schrödingeri kass. Esmalt on intuitsioon, seejärel matemaatiline kinnitus.
Esimeses füüsikatunnis härra Kaplaniga ei teadnud ma füüsikast kõige vähematki. Aga vaadates, kuidas ta palli üles-alla loopis, sain aru, mis on energia jäävuse seadus. See avas mu silmad – tundsin, et oskan füüsikat. Selleks ei pea geenius olema, see on inimlik, see on meie sünniõigus.
Revolutsioon teoreetilises füüsikas – sarnane sellega, mis oli relatiivsusteooria või kvantmehaanika avastamine – näib justkui hilinevat. Kas arvate, et ka selle põhjus on soovimatus võtta omaks eri taustaga inimesi?
Panen jala maha ja ütlen, et jah. Ma ei taha väita, et peaksime kõik kampa võtma ja üheskoos «Kumbayad» laulma. Aga me peaksime selle probleemiga tegelema ja igati toetama neid, kes head tööd teevad.
Arvestades, kui sügavalt matemaatiline füüsikateooria on muutunud, kas arvate, et see muudab intuitiivse mõtlemise rakendamise keerulisemaks?
See teeb asja keerulisemaks, aga sellepärast tulekski neid asju koostöös teha. Mõned inimesed võtavad enda peale rolli olla spekulatiivsemad, teised on samal ajal rohkem kahe jalaga maa peal. Muide, nii toimub džässiimprovisatsioonis. Kui oma soolot improviseerid, siis sa tegeled avastamisega, aga see kukub natuke veidralt välja, kui taustabänd seda ei toeta. Seejärel on teiste kord soolot mängida. Meil on vaja nii kahe jalaga maa peal olemist kui ka lennukat avastamist.
Kuidas te füüsikaga tegeledes improviseerite?
Minu haridustaust ei hõlma ainult matemaatikat ja füüsikat, olen ka filosoofiat õppinud.
Matemaatilisi tööriistu on alati vaja – tuleb end leida ka olemasolevate füüsikapõhimõtete raames. Ma usun eksperimenteerimisse. Aga tuleb uurida ka hullumeelseid ideid ja teha seda üsna uljalt. Tuleb rääkida inimestega, keda sind on õpetatud mitte austama. Just neil võib olla sulle midagi uut õpetada.
Mul on olnud õnn treenida koos zen-budismi õpetajatega. Harjutasin ka koos teoreetilise füüsiku Chris Ishamiga unenäoanalüüsi. Selle tulemusena kogesin üksjagu maagilisi asju. See on nagu zen-vanasõna tassi tühjendamise kohta. Kuidas tühjendada oma pead, et sinna uued ideed mahuksid? Mõnikord tulevad mõtted täiesti irratsionaalsetest ja ebaloogilistest kohtadest.
Kōan’id – budistlikud lood ja mõistatused – on need, mida meile justkui ette söödetakse. Olen kogu oma elu füüsikuna treeninud end olema matemaatiline ja loogiliselt mõtlema. Aga sellise mõtlemisega ei saa kōan’ide mõistmiseks lihtsamatki võtit, rääkimata nende sisu taipamisest. Nende mõistmine toimub aga veel enne mõtlemist. Ka füüsikas elab loovus just sellessamas mõtlemiseelses kohas. Ma ei ole neist asjust aastaid rääkinud. Alles nüüd!
/nginx/o/2021/09/30/14106511t1he658.jpg)
Seega miski, mis alguses tundub ebatõenäoline, võibki kusagil sügaval olla tegelikkus?
Absoluutselt. Võtkem või kvantmehaanika: osake võib olla laine või ta võib olla osake. Aga meie kogemused lainetest ja osakestest tundusid olevat eraldatud. See on võimatus, mis siis reaalsuseks sai. Või vaadakem uut liidest teadvuse, füüsika ja tehisintellekti vahel. Teadlased kirjutavad sellest artikleid. Me kehastame praegu seda, mida kunagi peeti absurdseks.
Kirjutate oma raamatus sellest, kuidas bantu-kongo filosoofiad on teid juhatanud uute ideedeni kvantkosmoloogia kohta.
Ma rääkisin oma tööst legendaarse bassimängija Melvin Gibbsiga, misjärel saatis ta mulle raamatu Aafrika kosmoloogiast. Sain aru, et mõned Lääne-Aafrika bantu-kongo rahva päritoluloo elemendid sobivad suurepäraselt probleemipüstitusteks kvantkosmoloogias.
Kvantkosmoloogia seisneb kvantmehaanika seaduste kohaldamises kogu universumile. Stephen Hawking ja James Hartle tulid lagedale ideega kogu universumi lainefunktsioonist: kogu universum on kvantmehaaniline süsteem, mis sisaldab kõikide asjade potentsiaali.
Mul on isegi mõtteid, mida kardan kõva häälega välja öelda, sest kardan, et mind ei võetaks tõsiselt ega austataks füüsikuna.
Kui sellega nõustuda, tuleb tegeleda mõõtmisprobleemiga. Kui aga seal vaatlejaid ei ole, kes universumi lainefunktsiooni mõõdaksid ja nii selle ka hävitaksid, mida sellega ette võtta saab? Mõte on selles, et universum jälgib end ise. Aga kuidas? Noh, kui mingi ürgteadvus on selle lainefunktsiooniga seotud, ei pea see vaatleja konkreetses punktis kosmoses asuma. Vaatleja ei ole ühegi määratud koha peal. Kuid samas: sellise eksperimendi vaatluse kaudu laguneb universum kohalikeks vaatlejateks.
See on bantu-kongo teooria, mida nimetatakse mbungi’ks. Mbungi-seisundis täiustavad füüsikaline ja teadlik teadvus teineteist. See on duaalsus täpselt nagu laineosakeste duaalsus kvantmehaanikas, kus osake on kohalik versioon mittekohalikust lainest.
Kuidas saab füüsika aktsepteerida paljude taustade erinevusi samal ajal nende erinevusi ka omaks võttes?
Olen asutanud ühenduse nimega NeXus noortele mustanahalistele füüsikateoreetikutele ja teadlastele. Mustanahalisi füüsikateoreetikuid on veel väga vähe. Minu ajal, kui olin järeldoktorantuuris, olingi ainult mina ja veel keegi teises maailma otsas.
Mõte on selles, et kõik on mingit sorti teoreetikud. Meil on teadlasi kvantgravitatsiooni ja masinõppe alal, meil on musta augu füüsikud ja bioloogiateoreetikuid. Nad kohtuvad, et oma töövõtteid jagada ja koos teadust teha. Aga kohtudes peavad nad oma mugavustsoonist väljuma.
Me peame ebamugavustunde omaks võtma. Kui sa matkad ülesmäge ja sul on ebamugav, kas sa lähed lihtsalt alla tagasi? Kui kuuled, et keegi mõtleb millestki teistmoodi, siis mida sa kardad? See ongi hirm musta universumi ees.
Stephon Alexander
- Sündinud 1971. aastal Trinidadis, kolis 8-aastaselt USAsse, kus kasvas üles Bronxi linnaosas New Yorgis.
- Spetsialiseerunud stringiteooriale: ta rakendab superstringide füüsikat kosmoloogia pikaajaliste küsimuste lahendamiseks.
- 2001. aastal pakkus koos kolleegidega stringiteoorias hüperpindadel põhineva D-braani inflatsioonimudeli. «Braan» tuleneb sõnast «membraan» ja tegu on abstraktse objektiga stringiteoorias: objekt, mil mõõtmeid ühe võrra vähem kui ruumil, kus see paikneb. Piltlikult on kolmemõõtmelise kera pind – membraan – ka ju kahemõõtmeline.
- Praegu on ta Bronxi ülikooli füüsikaprofessor ja USA mustanahaliste füüsikute ühingu president. Varem on ta oma teadmisi jaganud Stanfordi ülikoolis, Imperial College’is, Penn State’is, Dartmouth College’is ja Haverford College’is.
- Tegutseb koos Melvin Gibbsiga muusikakollektiivis nimega God Particle, on koos Elvin Riouxiga avaldanud albumi «Here Comes Now».
- Kirjutanud raamatu «The Jazz of Physics», kus arutleb muusika ja universumi struktuuri seoste üle.
Algselt populaarteaduslikus ajakirjas New Scientist ilmunud artikkel ilmub Postimehes väljaande loal. Inglise keelest tõlkisid Mariliis Kolk ja Marek Strandberg.